Fehlerdiagnose bei gestörtem Betriebsverhalten

Elektrolumineszenz (EL)-Aufnahme
© Foto Fraunhofer ISE

Elektrolumineszenz (EL)-Aufnahme eines neuwertigen polykristallinen Moduls.

Elektrolumineszenz-Aufnahme
© Foto Fraunhofer ISE

Die EL-Aufnahme des gleichen Moduls nach einer Temperaturwechselprüfung zeigt inaktive Zellbereiche (rot).

Elektrolumineszenzmessungen werden am Fraunhofer ISE bereits seit dem Jahr 2007 zur Untersuchung und Charakterisierung von PV Modulen eingesetzt. Mit Hilfe dieser Messungen können Fehler oder Auffälligkeiten, die mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind, sichtbar gemacht werden. Deshalb spielen Elektrolumineszenzmessungen eine zunehmend wichtige Rolle im Rahmen der Qualitätssicherung für PV Module. Nicht immer ist jedoch klar welche Schlüsse aus den Aufnahmen gezogen werden können. Die steigenden Anforderungen und komplexen Fragestellungen unserer Kunden erfordern eine fundierte Bewertung der Auffälligkeiten besonders im Hinblick auf die Langzeitstabilität.

Elektrolumineszenz-Tests (EL-Tests) spielen von der Zellentwicklung bis hin zur Qualitätssicherung für handelsübliche PV Module eine wichtige Rolle. Der Test gibt Aufschluss über Fehler oder Auffälligkeiten in den Solarzellen. Typische Auffälligkeiten sind Zellrisse, inaktive Zellbereiche oder Kontaktflächenfehler.

Bei etwa 4750 Modulen wurde bisher zusätzlich zur Leistungsmessung der EL-Test durchgeführt, in beiden Fällen ohne  vorherige belastende Prüfungen. Die detaillierte Analyse von 1830 Modulen ergab, dass 62 Prozent der untersuchten Module Zellrisse aufweisen. Bei einem Teil der betroffenen Module (12 Prozent der gesamten Prüfcharge) wurden inaktive Zellbereiche entdeckt. Eine Korrelation zwischen dem Anteil der gerissenen Zellen und Abweichungen von der Nennleistung konnte bislang nicht festgestellt werden. Über zusätzliche Belastungsprüfungen wird ermittelt, welche Schadensbilder eine Zunahme der Risse und damit Leistungseinbußen für den späteren Betrieb erwarten lassen. In Abbildung 2 sind mehrere Risse zu erkennen, die nach einer Lastprüfung zur Deaktivierung von Zellbereichen geführt haben. Das Modul zeigte nach der Lastprüfung einen Leistungsverlust von 3,9%.

Nicht alle Auffälligkeiten sind bezüglich der Langzeitstabilität der Leistung eines PV Moduls kritisch zu bewerten. Ein wichtiger Aspekt bei unseren Untersuchungen ist deshalb die Weiterentwicklung vorhandener Fehler im Betrieb der Module und deren Auswirkungen auf die Lebensdauer und den Ertrag.

 

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